第九章采矿方法

1、,第三篇 固体矿床地下开采,第9章 采矿方法,主讲人：宋卫东 Email: ,第三篇 固体矿床地下开采,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,第9章 采矿方法,9.1 概 述 9.2 空场采矿法 9.3 充填采矿法 9.4 崩落采矿法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.1 概述,9.1.1 采矿方法分类及其特征,采矿方法是研究回采单元（矿块、矿壁）内矿石的开采方法，包括回采工艺和采场结构两大方面的内容。,按照回采时地压管理方法将地下采矿方法分为3 类，即空场法、充填法和崩落法。 (1) 空场法 在矿体中形成的采空区主要依靠围岩自身的稳固性和留下

2、的矿柱来支撑顶板岩石，管理地压，采空区不做特别处理。 工艺简单，成本低；但采空区量日益增大，存在安全隐患，矿柱回采条件恶化、回收率低，不利于资源的保护性开采。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.1 概述,9.1.1 采矿方法分类及其特征,(2) 充填法 利用充填物料将回采过程中形成的采空区进行充填，以限制顶板岩层移动和地表沉降。 增加了充填工序，生产管理复杂，综合成本较高；安全性及资源回率高，且有利于环境保护。,(3) 崩落法 随着矿石被采出，有计划地崩落矿体的覆盖岩石和上下盘围岩来充填空区，消除地压发生的原因，主动管理地压。 成本低，机械化程度高；会造成

3、地表沉陷，损失率和贫化率较高。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.1 概述,9.1.2 影响采矿方法选择的主要因素,(1) 矿床地质条件 矿石和围岩的物理力学性质；矿体倾角和厚度； 矿体形状和矿石与围岩的接触情况； 矿石的品位和价值； 矿体埋藏深度。,(2) 特殊要求 地表是否允许陷落；加工部门对矿石质量的特殊要求； 矿石是否含硫高，会有结块、自燃现象。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,基本特点,矿块一般划分为矿房和矿柱两步骤回采，先采矿房，后采矿柱； 矿房回采后留下的空场暂不处理并利用其进行回采和出

4、矿等作业； 矿房开采结束后，在空场下进行矿柱回采； 根据所用采矿方法和矿岩特性，决定空场内是否留矿柱及矿柱形式。,基本形式,房柱法（全面法）；留矿法；分段凿岩阶段矿房法；阶段凿岩阶段矿房法。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.1 房柱法,适用条件：矿岩稳固的水平和缓倾斜中厚以下矿体； 基本特点：在矿体或采区内矿房和矿柱交替布置，回采矿房时留连续的或间断的规则矿柱，维护顶板岩石。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.1 房柱法,(1) 采场布置 应用电耙运搬时，矿房长度沿矿体

5、倾斜布置，一般为40-60m,宽度根据顶板稳定性确定，一般为8-20m；矿柱直径为3-7m，间距为5-8m。,(2) 采准切割 在底板岩石中掘进脉外阶段运输平巷 1，在每个矿房的中心线处，自阶段运输平巷掘进矿石溜井2。在矿房下部的矿柱中，掘进电耙绞车硐室4。在溜井上部沿矿体走向掘进切割平巷3，将切割平巷往矿体两侧扩展，形成拉底空间。沿矿房中心线，在矿体中，从矿石溜井紧贴矿体底板，掘进切割天井（上山）5。如图9-1。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.1 房柱法,(3) 回采 当矿体厚度小于 2.53.0m 时，可按矿体全厚沿逆倾斜推

6、进；当矿体厚度大于3.03.5m 时，则先在矿体底部形成2.5m 高左右的拉底空间。,浅眼崩矿,通风,安装绞车滑轮,溜矿井,电耙,矿车,振动 出矿机,主井矿仓,地表,提升,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.1 房柱法,(4) 通风,阶段运输平巷,矿石溜井,切割平巷,主矿房,清洗 工作面,切割上山,切割上山,阶段运输平巷,地表,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.1 房柱法,(5) 矿柱回采 矿柱一般占储量的2030%。在矿房敞空的条件下，一般不进行回收。如果矿石价值较高，也

7、可以根据具体情况局部回收； 对于连续矿柱，局部回收分割成间断矿柱；对于间断矿柱，可将大断面缩采成小段面。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.1 房柱法,(6) 评价 优点： 采准切割工作量小，工作组织简单，坑木消耗少，通风良好，矿房生产能力高。 缺点： 矿柱矿量所占比重较大，且一般不进行回采，矿石损失较大。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.1 房柱法,(7) 无轨设备房柱法 采用凿岩台车、铲运机等无轨设备，以提高生产能力和资源回收率。 回采工艺： 凿岩台车钻凿中深孔，如

8、果矿体厚度较大时，可以分层开采，上部分层超前下部分层； 爆破、通风、安全检查后，电铲进入采场，铲装矿石往自卸汽车装矿，由自卸汽车运至主矿石溜井或直接运出地表。(房柱法视频),第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.2 留矿法,适用条件：矿石和围岩稳固，矿体厚度以极薄和薄为宜，矿脉倾角以急倾斜为宜，矿石无结块自然性。 基本特点：工人直接在矿房暴露面下的留矿堆上作业，自下而上分层回采，每次采下的矿石靠自重放出三分之一左右(局部放矿)，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台。矿房全部采完后，暂留在矿房中的矿石再全部放出(大量放矿)。,第9章 采矿

9、方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.2 留矿法,(1) 采场布置 阶段高度为4050m 时，采场长度一般为4060m；如果围岩特别稳固，采场长度可达8m120m。一般留有一定高度的顶柱和底柱。,(2) 采准切割 采准工作包括掘进阶段运输平巷 1、天井2 和联络道3。 在薄和极薄矿脉中，为便于探矿，阶段平巷和天井均沿矿脉掘进。联络道一般沿天井每隔45m 掘进一条。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.2 留矿法,(2) 采准切割 切割工作包括掘进放矿漏斗6 与拉底。 在薄和极薄矿脉中，漏斗

10、间距一般为45m；在中厚以上矿体中根据每个漏斗合理负担面积确定，一般2536m3，最大不应超过50m3 拉底可以从最底部联络道开始掘进拉底平巷，然后向矿体两侧扩展。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.2 留矿法,(3) 回采,凿 岩,大量放矿,爆 破,通 风,局部放矿,撬 顶,平 场,二次破碎,为提高放矿效率，漏斗下一般安装振动放矿机（图9-4），借助振动力，改善矿石流动性能，提高放矿口通过能力，减少二次破碎量。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.2 留矿法,(3) 回采

11、,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.2 留矿法,(4) 通风 通风线路：新鲜风流自一侧天井和联络道进入矿房中，清洗工作面后，污风经另一侧联络道和天井，进入上回风平巷，经回风井排出地面。,(5) 矿柱回采 在集中放矿开始前，分别在顶柱、底柱和间柱中打上向炮孔（图9-5），分次先爆破顶底柱，后爆破间柱。 矿柱的崩落矿石与矿房存留矿石一起从矿块底部漏斗中放出。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.2 留矿法,(5) 矿柱回采,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿

12、概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.2 留矿法,(6) 评价 优点 结构简单，管理方便，采准切割工作量小，生产技术易于掌握。 缺点 矿房内留下约2/3 的矿石不能及时放出，积压了资金；矿房回采完毕后，留下大量采空区需要处理等。矿柱矿量所占比重大，而且一般不进行回采，矿石损失较大。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.3 分段凿岩阶段矿房法,适用条件：倾斜至急倾斜中厚以上矿体。 主要特点：在回采单元中划分矿房、矿柱，先采矿房，后采矿柱；矿房回采时，将阶段划分为若干个分段，在每个分段平巷中用中深孔落矿；矿房采完后形成的敞空空场，与回

13、采矿柱时同时进行处理。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.3 分段凿岩阶段矿房法,(1) 采场布置 采区方向：根据矿体的厚度，采区可沿矿体走向和垂直矿体走向布置； 阶段高度：取决于围岩允许的暴露面积，一般为5070m，国外矿山有的达120150m； 矿房长度：取决于矿石和围岩的稳固性，同时也要考虑电耙的有效耙运距离，一般为4060m 顶柱、底柱、间柱尺寸根据矿岩稳固性、矿柱回采方法、矿柱中工程布置情况而定；分段高度决定于所采用的凿岩设备。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2

14、.3 分段凿岩阶段矿房法,(2) 采准切割 采准工作：在矿体中靠下盘掘进阶段运输平巷 1，从阶段平巷在间柱中掘进横巷2，从横巷末端，在矿体厚度的中央掘进通风、人行天井3。从天井掘进拉底平巷9 及分段凿岩平巷。从阶段运输平巷掘进矿石溜井5 及电耙巷道4。从电耙巷道每隔57m 掘进漏斗穿7 和漏斗颈8。在矿房中央，从拉底平巷掘进切割天井10。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.3 分段凿岩阶段矿房法,(2) 采准切割 切割工作：切割工作的主要目的是为回采工作创造自由面，具体包括：从拉底平巷两侧用浅眼扩帮至矿体全厚形成拉底空间11；将漏斗

15、颈上部扩大成漏斗12（称辟漏）；将切割天井扩大成切割槽，由于回采工作面是垂直的，矿房下部的拉底和辟漏工作，不需要一次全部完成，可以随着回采工作面的推进逐步进行。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.3 分段凿岩阶段矿房法,(3) 回采 在分段凿岩巷道中打上向扇形中深孔17，以切割槽为爆破自由面，分次进行爆破。装药采用机械或人工进行，微差爆破。崩落的矿石借助自重落到矿房底部，经漏斗溜到电耙巷道中通过电耙耙到溜井中，在阶段平巷中装车运出。,(4) 通风 新鲜风流从电耙绞车附近的通风、人行天井进入，清洗电耙道后，经另一侧天井进入分段凿岩巷道

16、，最后污风经天井进入上回风平巷，由回风井排出地面。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.3 分段凿岩阶段矿房法,(5) 矿柱回采 采用空场法或崩落法回收，崩矿前首先在矿柱内施工凿岩巷道和放矿设施。,(6) 评价 优点：回采强度大，劳动生产率高，采矿成本低，回采作业安全； 缺点：矿柱矿量所占比重达3560%，回采矿柱时损失与贫化较大；采准工作量较大。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.4 阶段凿岩阶段矿房法,主要特点：垂直炮孔的深度就是矿房的回采高度，深孔凿岩工作集中在一个水

17、平上，采准工作量大大减少，减少了钻机架设、移位次数，生产效率大大提高。,垂直漏斗后退式采矿法（Vertical Crater Retreat Method，VCR 法）：利用地下潜孔钻机，按最优孔网参数，在矿房顶部的凿岩水平层钻凿下向垂直或倾斜深孔至拉底层，使用 “三高一低炸药” ，以球状药包自下而上的顺序，向下部拉底空间进行分层爆破，并采用高效率的出矿设备（铲运机）进行矿石装运工作。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.4 阶段凿岩阶段矿房法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9

18、.2.4 阶段凿岩阶段矿房法,(1) 采场布置 采区方向：采区可沿矿体走向和垂直矿体走向布置，当矿体厚度在20m 以上时，一般垂直矿体走向布置； 阶段高度：根据矿岩稳固性和潜孔钻机有效凿岩深度而定，一般4060m； 矿房宽度：矿岩稳固时，一般为1015m 或更大；矿岩不太稳固时，为5-8m； 矿房长度：矿房长度一般等于矿体的厚度；,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.4 阶段凿岩阶段矿房法,(2) 采准切割 在下盘围岩中掘进阶段运输平巷 3，从阶段平巷在矿房与间柱交界处中掘进装矿横巷9，在横巷靠矿房一侧掘出矿横硐和V 型堑沟10，形成

19、拉底水平8。在本阶段的上部掘进凿岩硐室并扩大形成凿岩空间2。,(3) 回采 在凿岩空间内用深孔钻机钻凿平行深孔，自下而上分段装药，分层爆破；崩落的矿石借助自重落到矿房底部，经v 型堑沟，由铲运机运出。 每次出矿一般只放出崩矿量的40%左右，作为下一分层爆破的补偿空间，暂留60%左右的矿石以支撑上、下盘围岩或两侧充填。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.2 空场采矿法,9.2.4 阶段凿岩阶段矿房法,(4) 通风 矿房回采时的通风，主要保证凿岩空间和出矿水平内风流畅通。,(5) 评价 优点：准、切割工程量小；凿岩、爆破、出矿均在专用空间或巷道内进行，作业安全

20、；矿石破碎块度均匀，爆破效果好；生产能力大；采矿成本低。 缺点： 凿岩、爆破技术要求严格； 测孔、堵孔、装药、起爆等较为繁琐； 矿体形态变化较大或矿岩不稳固时，损失与贫化较大。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,充填法概念: 在回采过程中，按照回采工艺的要求，用充填料回填采空区的采矿方法称为充填法。 根据矿床开采技术条件和所采用的回采方案的不同，充填料可以是分次或一次充入采空区，前者称为分层充填，后者称为嗣后充填。,充填目的: 支护岩层，控制采场地压活动； 防止地表沉陷，保护地表地物；提供继续向上回采的工作平台; 改善矿柱受力状态；保证安全

21、回采有内因火灾危险的高硫矿床; 控制深井开采岩爆，降低深部地温; 保证露天、地下联合开采时生产的安全；处理固体废料，保护环境。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.1 上向分层（或进路）充填法,特点: 将矿块划分为矿房、矿柱，先采矿房，后采矿柱。 矿房回采:自下而上分层回采，每回采一个或若干个分层后，及时进行充填以维护上下盘围岩，并创造不断上采的作业条件； 矿柱回采:按合理的回采顺序用充填法或其他合适的方法开采。 如果矿岩稳固性稍差，可以将分层开采、充填改为分层进路开采、充填（称为上向进路充填法）。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木

22、与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.1 上向分层（或进路）充填法,特点: 将矿块划分为矿房、矿柱，先采矿房，后采矿柱。 矿房回采:自下而上分层回采，每回采一个或若干个分层后，及时进行充填以维护上下盘围岩，并创造不断上采的作业条件； 矿柱回采:按合理的回采顺序用充填法或其他合适的方法开采。 如果矿岩稳固性稍差，可以将分层开采、充填改为分层进路开采、充填（称为上向进路充填法）。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.1 上向分层

23、（或进路）充填法,(1) 采场布置 采区方向：根据矿体的厚度，采区可沿矿体走向和垂直矿体走向布置；新桥硫铁矿矿体水平厚度较大，采用垂直走向布置； 采场划分：采场划分矿房、矿柱，两者交替布置，先用上向水平分层胶结充填法回采矿柱，待充填体达到强度要求后，再用上向水平分层非胶结充填法回采矿房。 矿房尺寸：矿房、矿柱宽度分别为14m 和10m；,新桥硫铁矿: 缓倾斜中厚矿体（平均倾角12，真厚度23m），机械化上向水平分层充填法开采。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.1 上向分层（或进路）充填法,(2) 采准切割 在矿体下盘掘进两条沿脉平

24、巷 10，每隔45 个采场施工一条穿脉平巷9，连通运输平巷，形成环形运输系统。 采准：斜坡道、分段平巷、采场联络道、通风充填上山、溜矿井、泄滤水措施、。 切割：在采场底部掘进切割巷道，向两侧扩帮形成拉底空间；为提高爆破效果，除拉底外，还应形成垂直方向上的切割槽。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.1 上向分层（或进路）充填法,(3) 回采 在矿体下盘掘进两条沿脉平巷 10，每隔45 个采场施工一条穿脉平巷9，连通运输平巷，形成环形运输系统。 采准：斜坡道、分段平巷、采场联络道、通风充填上山、溜矿井、泄滤水措施。 切割：在采场底部掘进

25、切割巷道，向两侧扩帮形成拉底空间；为提高爆破效果，除拉底外，还应形成垂直方向上的切割槽。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.1 上向分层（或进路）充填法,(3) 回采 凿岩爆破：采用凿岩台车钻凿水平孔或垂直孔，装药爆破。 通风：新鲜风流经斜坡道、分段平巷及采场联络道进入采场，冲洗工作面后，经上盘充填通风上山，排入上阶段回风巷。 采场顶板地压管理：采场爆破并经过有效通风排除炮烟后，安全人员操作采场服务台车，清理顶帮松石，如顶板矿岩异常破碎，经撬毛处理后，仍无法保证正常作业，可考虑其它顶板支护方式，如悬挂金属网，布置锚杆等。,第9章 采

26、矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.1 上向分层（或进路）充填法,(3) 回采 出矿：采用铲运机，将崩落的矿石卸入溜矿井，装车运出。 通风：新鲜风流经斜坡道、分段平巷及采场联络道进入采场，冲洗工作面后，经上盘充填通风上山，排入上阶段回风巷。,(4) 充填 延长脱水管道； 构筑与采场联络道间的密闭墙； 接通采场充填管路； 检查地表充填制备站与充填采场之间的通讯系统； 检查充填线路。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.1 上向分层（或进路）充填法,(5) 评价 优点：矿石损失率与贫化率低

27、，有利于地压管理，安全性好，采场布置灵活，可以实现不同矿种分采； 缺点：由于增加了充填工序，使回采作业管理复杂，成本提高。 但其缺点可以为提高资源回收率所带来的效益增加所补偿，因此，该方法使用比重越来越大。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.2 下向进路充填法,适用条件：矿石价值特高、但矿岩均不稳固的金属矿床，上向水平分层充填法不能保证回采作业安全时，可以考虑采用下向进路充填采矿法。 主要特征：在阶段内，自上而下在分层人工假顶保护下顺序分层进路（巷道）回采、进路充填。 甘肃金川集团公司龙首矿下向六角形进路胶结充填采矿法：六角形进路是

28、采用仿生学原理，将正方形断面进路改为六角形断面，使采空区混凝土充填体呈蜂窝状镶嵌结构，从而改变其受力状况，提高了稳定性，有效地控制了地应力作用。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.2 下向进路充填法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.2 下向进路充填法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,(1) 采准切割 采用斜坡道开拓，各采场用分段联络道2 连通。 将阶段划分为分段，自分段道3 施工分层联络道6 通达矿体，每个分段负责

29、23 个分层的回采与充填作业，各采场每个分层通过分层道7 连通。 自上分段沿脉回风充填道12 向下掘进回风充填小井，作为回风和充填通路。施工溜矿井4，每分段矿石通过溜井联络道5 卸入溜矿井。,9.3.2 下向进路充填法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,(2) 回采 自分层道垂直矿体走向，利用凿岩台车，按照设计的六角形进路进行凿岩，爆破通风后，利用铲运机铲运矿石至溜矿井。,9.3.2 下向进路充填法,(3) 人工假顶 人工假顶是下向充填最关键的结构。因为回采作业是在人工假顶保护下进行的，因此，人工假顶的强度和整体性直接影响到回采作业的安全，

30、必须给予高度重视。根据金川公司经验，人工假顶的抗压强度不能低于45MPa。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,(4) 评价 该方法由于生产环节多，人工假顶要求强度高、整体性好，因此生产成本较高。 下向进路胶结充填法是成本最高，技术要求最严格的采矿方法之一，只有在矿石价值高、品位富，而矿石和顶板岩石极不稳固不能采用上向水平分层充填法的情况下，才考虑采用。,9.3.2 下向进路充填法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,9.3.3 嗣后充填采矿法,适用条件：矿岩稳固性较好的条件下，可以采用嗣后

31、（事后）充填法。 主要特征：在阶段内，将矿体交替划分为矿房和矿柱，先用空场法回采矿柱，待整个矿块回采完毕后，一次进行胶结充填，形成人工矿柱，胶结体达到养护时间后，在人工矿柱保护下，用同样的方法回采矿房，矿房回采完毕后，一次进行非胶结充填。 由于充填工作是在矿块的整个阶段内一次完成，因此，该方法亦称为阶段充填法 。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,(1) 采准与切割 布置上盘和下盘运输平巷 1，由穿脉巷道2 形成环形运输系统。 将阶段利用分段凿岩巷道7 划分为分段，分段高度

32、依凿岩设备有效凿岩高度确定。 由于矿体缓倾斜（平均倾角12），厚度较大（平均真厚度23m），为沿矿体底盘布置两条电耙道3，自电耙道施工漏斗，漏斗间距56m。自穿脉巷道掘进人行天井和溜矿井4。 自上阶段穿脉平巷施工切割天井6，该天井同时兼作回风井和充填井，以切割天井为自由面，在凿岩巷道内凿岩形成切割槽。,9.3.3 嗣后充填采矿法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,(2) 回采 在凿岩巷道内钻凿上向扇形中深孔，几个分段同时装药爆破。崩落矿石进入漏斗，经电耙耙运至溜矿井。整个矿柱（或矿房）回采完毕后，一次进行胶结充填（或非胶结充填）。,(3)

33、评价 优点： 兼有空场法生产能力大和充填法回收率高及保护地表的优点，克服了分层充填繁杂作业循环的缺点； 多使用中深孔穿爆，生产能力大； 一次充填量大，有利于提高充填体质量，降低充填成本；,9.3.3 嗣后充填采矿法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,(3) 评价 缺点： 充填采场砌筑密闭滤水设施工作量大； 贫损指标较分层充填法差。,9.3.3 嗣后充填采矿法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.3 充填采矿法,(3) 评价 一般为了回采高价值的矿石，矿房才用胶结充填。在矿柱回采过程中，充填体能其人工矿柱的

34、作用，因而扩大了矿柱采矿方法的选择范围，为选用和矿房回采效率与工艺基本相同的矿柱采矿方法提供了有利条件。 充填法矿柱可以采用空场法和充填法进行回采，其回采工艺与矿房回采基本相同。,9.3.4 充填法矿柱回采,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,基本特点：,随采矿工作面的推进，有计划地强制崩落，或借助自然应力崩落采场顶板或两帮围岩，充填采空区，以控制和管理采场地压。,适用条件：,地表允许陷落；价值不高的矿体或低品位矿体。,回采方案：,有底柱分段崩落法 无底柱分段崩落法 自然崩落法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫

35、东,9.4 崩落采矿法,基本特点： 随采矿工作面的推进，有计划地强制崩落，或借助自然应力崩落采场顶板或两帮围岩，充填采空区，以控制和管理采场地压。,适用条件： 地表允许陷落；价值不高的矿体或低品位矿体。,回采方案： 有底柱分段崩落法；无底柱分段崩落法； 自然崩落法。,评价： 优点是回采工艺简单，成本低，机械化程度高；缺点是首要使用前提条件是地表允许陷落，不利于环境保护，损失与贫化率较高。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.1 有底柱分段崩落法,主要特征： 矿体自上而下将阶段划分为分段，沿矿体走向按一定顺序，用强制崩矿或利用地压与矿石

36、自重落矿，实现单步骤连续回采； 崩落矿石是在覆盖岩石的直接接触下，借助矿石的自重和振动力的作用，经底部结构放出。随着矿石的放出，覆盖岩石随之下降，充满采空区，实现地压管理。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.1 有底柱分段崩落法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.1 有底柱分段崩落法,主要特征： 矿体自上而下将阶段划分为分段，沿矿体走向按一定顺序，用强制崩矿或利用地压与矿石自重落矿，实现单步骤连续回采； 崩落矿石是在覆盖岩石的直接接触下，借助矿石的自重和振动力的作用，经底

37、部结构放出。随着矿石的放出，覆盖岩石随之下降，充满采空区，实现地压管理。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,(1) 采场布置 急倾斜和倾斜矿体，厚度小于 1520m 时，矿块沿走向布置；厚度大于1520m 时，矿块垂直走向布置。,9.4 崩落采矿法,9.4.1 有底柱分段崩落法,(2) 采准切割 为提高矿块出矿和运输能力，阶段运输平巷1 可采用环形运输系统，布置脉外双巷，采用穿脉连接。上下阶段运输平巷间掘进矿石溜井10 和人行材料井9（无轨设备出矿时，施工斜坡道），在每个分段出矿水平掘进联络道7，与人行材料井和电耙道4 联通。,第9章 采矿方法,北京科技大学土

38、木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.1 有底柱分段崩落法,(2) 采准切割 在出矿水平上方施工凿岩平巷3，负责凿岩工作。自凿岩平巷上掘切割天井5 和切割平巷4，以切割天井和切割平巷为自由面，形成切割槽。,(3) 回采 爆破：采用中深孔或深孔钻机，在凿岩平巷内钻凿上向扇形中深孔或深孔，向切割槽方向进行挤压爆破。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.1 有底柱分段崩落法,(3) 回采 出矿：在“V”型堑沟内的崩落矿石，通过安装在电耙道内的电耙耙入矿块小井，最终汇入主溜矿井。 通风：通风的重点是电耙道，电耙道的风

39、向应与耙运方向相反。,(4) 矿岩移动规律 室内实验和现场观测研究结果表明，从单个漏斗中只能放出一定量的矿石，这部分矿石在原来位置占有的空间体积是一个近似椭球体，称为放出椭球体。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.1 有底柱分段崩落法,(4) 矿岩移动规律 当放出椭球体的高度与崩落层的高度相等时，矿岩接触面即弯曲成一漏斗形状，且其最下点刚好在放矿口的平面上，漏斗内充满废石，该漏斗称之为废石漏斗。 废石漏斗的形成，标志着纯矿石回收的结束，贫化矿石的回收即将开始。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.

40、4 崩落采矿法,9.4.1 有底柱分段崩落法,(4) 矿岩移动规律 随着贫化矿石的放出，废石漏斗随之扩大，废石漏斗母线的倾角随之变缓。当放到一定程度后，废石漏斗母线倾角趋于稳定（通常在70以上），此时的废石漏斗称为极限废石漏斗，相应的漏斗母线倾角称为极限漏斗倾角。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.1 有底柱分段崩落法,(4) 矿岩移动规律 在极限漏斗倾角以外的矿石是放不出来的。相邻漏斗间放不出来的脊部矿石造成的损失称为脊部损失，脊部损失矿石量由极限漏斗倾角确定。 放矿时，小颗粒矿岩的流动速度通常大于大颗粒矿岩的流动速度，因此，覆盖

41、岩层的块度应大于崩落矿石的块度，以优化贫损指标。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.1 有底柱分段崩落法,(5) 矿柱回采 当分段中某矿块出矿结束后，有条件在电耙道中凿岩爆破时，可在电耙道中向桃形矿柱和漏斗间柱钻凿垂直扇形中深孔，并在电耙道之间的三角矿柱两端开凿岩硐室，在硐室中试工水平深孔与桃形矿柱、漏斗间柱一起崩矿。 利用下一分段与其相对应矿块的凿岩巷道，隔一定距离向上开凿天井和凿岩硐室，在硐室中向上分段底柱打束状孔与下分段同时崩矿。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.

42、1 有底柱分段崩落法,(5) 矿柱回采 利用下分段的凿岩巷道向上开凿天井后再掘进水平凿岩巷道，并在其中打垂直扇形孔与下分段落矿的同时崩落上分段底柱； 对倾斜厚大矿体，矿块垂直走向布置时，其底盘留有三角矿柱，可在脉外底盘加设沿走向的水平底部结构和凿岩巷道，对这部分三角矿柱进行回收。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.2 无底柱分段崩落法,主要特征： 以分段巷道将阶段划分为分段，自上而下分段进路回采，回采时，在进路中钻凿上向扇形中深孔，以很小的崩矿步距向充满废石的崩落区挤压崩矿。崩落的矿石自回采进路端部进行端部放矿，用出矿设备装运至溜矿井。随着矿石的放出，覆盖岩石随之下降，充满采空区，实现地压管理。 按矿块装运设备的不同，无底柱分段崩落法有无轨运输方案和有轨运输方案。前者的出矿设备是铲运机，后者是装岩机和矿车。,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.2 无底柱分段崩落法,第9章 采矿方法,北京科技大学土木与环境工程学院 采矿概论 宋卫东,9.4 崩落采矿法,9.4.2 无底柱分段崩落法,(1) 采场布置 矿块布置：根据矿体厚度和出矿设备的有效运距确定，一般情况下